COMPONENTES DO POTENCIAL HÍDRICO

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1 COMPONENTES DO POTENCIAL HÍDRICO = s + m + p + g onde: (ou w ou a ) = potencial de água total; s (ou o ) = potencial de solutos ou osmótico, que é função da concentração de solutos; negativo m = potencial mátrico, atração por colóides; negativo p = potencial de pressão (parede celular); positivo g = potencial gravitacional; positivo

2 POTENCIAL PRESSÃO (POTENCIAL DE PAREDE) É uma força contrária à pressão de turgor que ocorre devido à entrada de água na célula Se não houvesse essa força contrária à entrada contínua de água a célula se romperia Na célula de Traube (K + Cobre) não havia parede celular e a membrana se rompeu A pressão de turgor é importante para o crescimento celular

3 POR QUE SABER O POTENCIAL HÍDRICO O conhecimento do potencial hídrico dos diferentes sistemas é útil, pois permite predizer o modo como a água se moverá na planta sob várias condições. Lembrar que: A água de move do maior potencial (maior energia livre da água) para o menor potencial.

4 MOVIMENTO DA ÁGUA ATRAVÉS DA PLANTA O movimento de água é governado por três princípios: 1. DIFUSÃO 2. FLUXO DE MASSA 3. OSMOSE

5 PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA DIFUSÃO: translocação de uma substância de um local onde ela está mais concentrada para um local onde ela está menos concentrada.

6 concentrada equilibrada

7 IMPORTÂNCIA DA DIFUSÃO Trocas de gases (O 2 e CO 2 ) entre a folha e a atmosfera

8 PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA FLUXO DE MASSA fluxo em resposta a um gradiente de pressão. Pode ser chamado de Fluxo de Pressão Consiste no movimento concentrado de grupos de moléculas, em massa, em resposta à aplicação de uma força tal como a gravidade ou pressão. É o caso de água a movimentar-se num cano (cilindro), num rio, ou numa mangueira de água Fluxo de massa causado pela pressão é o principal mecanismo responsável pelo transporte a longas distâncias nos tecidos vasculares e no solo.

9 PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA OSMOSE - É a difusão da água ou de qualquer solvente através de uma MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL. O movimento de água será sempre de uma região de maior energia livre para uma de menor energia livre, ou seja, do maior potencial para o menor potencial.

10 OSMOSE

11 PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL membrana permeável à água, mas diferencialmente permeável aos solutos. A membrana plasmática ou plasmalema das células vegetais é uma membrana de natureza semipermeável. Exemplo visto em aula prática: osmose e precipitação

12 TRANSPORTE DE ÁGUA ATRAVÉS DA MEMBRANA As moléculas individuais de água pode atravessar membranas vegetais por por meio da bicamada lipídica da membrana ou por fluxo de massa de moléculas de água através de poros seletivos para a água, formados por proteínas integrais de membranas denominadas AQUAPORINAS.

13 AQUAPORINAS Prêmio Nobel de Química (2003) Movimento de água através das aquaporinas (DIFUSÃO)

14 BALANÇO HÍDRICO DAS PLANTAS Nas plantas 98% da água absorvida pela raiz é perdida para o ar como vapor de água. A maior parte da água restante fica retida nos tecidos vegetais, e aproximadamente 0,2 % é utilizada na fotossíntese Processos pelos quais a planta perde água: - Transpiração - Gutação

15 Caminhamento da água

16 ÁGUA NO SOLO Conteúdo de água e sua movimentação no solo depende do tipo e estrutura do solo Em solo temos o potencial mátrico A água no solo se move principalmente por FLUXO DE MASSA, governando por um GRADIENTE DE PRESSÃO (da chuva ou das camadas mais profundas)

17 ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS RAÍZES Pêlos radiculares A água chega na superfície radicular por fluxo de massa A entrada no sistema radicular se dá através de três vias: Rota Apoplástica Rota Transmembrana Rota Simplástica

18 ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS RAÍZES Rota apoplástica: a água se move pela parede celular e nos espaços intercelulares sem atravessar qualquer membrana Rota Simplástica: a água se movimenta de célula em célula através de plasmodesmas Rota Transmembrana: a água entra na célula por um lado e sai pelo outro atravessando as duas membranas Estrias de Caspary (paredes impregnadas com suberina): na endoderme, restringe a passagem de água. Prevalece a via simplástica

19 Pressão de raiz Algumas plantas desenvolvem pressão de raiz A raiz funciona como um osmômetro É gerada pelo acúmulo de solutos no xilema, que provoca pressão positiva no xilema Isso não explica a chegada de água ao topo de grandes árvores

20 Pressão de raiz Pressão de raiz ocorre quando os potenciais do solo são altos e não ocorre transpiração (ambiente úmido e escuro). Transpiração alta gera tensão e não pressão. Pressão de raiz gera GUTAÇÃO

21 Pressão de raiz - GUTAÇÃO Hidatódio

22 TRANSPORTE ATRAVÉS DO XILEMA Normalmente é o transporte mais longo Rota mais simples, sem muita resistência Rota facilitada por elementos traqueiais: traqueídes e elementos de vaso. São células mortas, ocas e alongadas com paredes lignificadas

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24 LIGNINA A lignina é formada apenas em plantas vasculares, que desenvolvem tecidos especializados em funções como o transporte de soluções aquosas e suporte mecânico. Ou seja, possui como função proteger os componentes vasculares da planta, pois reduz a permeabilidade da parede celular à água, protegendo a madeira contra microrganismos (agindo como fungicida ) e dá suporte para a árvore, suportando sua copa a muitos metros de altura.

25 TRANSPORTE ATRAVÉS DO XILEMA Teorias para explicar a ascensão de água no xilema de grandes árvores - Pressão de raiz (muito baixa) - Capilaridade (no xilema só sobe 75cm) - Teoria da Transpiração-Tensão-Coesão (mais aceita)

26 Teoria Transpiração-Tensão-Coesão Teoria para explicar a ascensão de água no xilema de grandes árvores (Dixon e Joly, 1914) Como a água proveniente do solo chega no topo das grandes árvores?

27 Como a água proveniente do solo chega no topo das grandes árvores?

28 Teoria Transpiração-Tensão-Coesão Água evaporada no topo das árvores (Transpiração) gera tensão (pressão hidrostática negativa), o que puxa a água pelo xilema As forças coesivas das moléculas de água (coesão), estabelecem uma coluna contínua de água no xilema Se não houvesse coesão das moléculas de água haveria cavitação.

29 Teoria Transpiração-Tensão-Coesão Água evaporada no topo das árvores (Transpiração) gera tensão (pressão hidrostática negativa), o que puxa a água pelo xilema As forças coesivas das moléculas de água (coesão), estabelecem uma coluna contínua de água no xilema Se não houvesse coesão das moléculas de água haveria cavitação. E a adesão participa desse processo?

30 Teoria Transpiração-Tensão-Coesão Teoria Tensão-Coesão-Adesão

31 Teoria Tensão-Coesão-Adesão A transpiração gera tensão no xilema, que puxa as moléculas de água das partes mais baixas da planta. Estas moléculas de água estão unidas umas às outras por coesão. A coesão das moléculas de água ajudam a suportar as altas tensões, principalmente nas horas mais quentes do dia A adesão das moléculas de água com as paredes internas do xilema auxiliam a água a ascender pelo xilema e chegar no topo das plantas.

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34 Planta de milho de 2 Kg MF gasta 200 Kg de água durante o ciclo, ou seja, só utiliza realmente 1% da água que gasta Um cafeeiro pode perder 600 litros de água por mês (mais de litros em 1 ano)

35 TRANSPIRAÇÃO A transpiração é uma mal inevitável, porém necessário

36 TRANSPIRAÇÃO A transpiração é uma mal inevitável, porém necessário Mal Inevitável Necessário

37 TRANSPIRAÇÃO Perda de água na forma de vapor através da cutícula (5%) e estômatos (95%) Transpiração depende: 1) Diferença de concentração de vapor de água entre os espaços intercelulares da folha e atmosfera interna (DPV) 2) Resistência à difusão: resistência estomática e resistência da camada limítrofe

38 Umidade relativa do ar (UR) geralmente abaixo de 100% Estômato aberto UR do interior da folha próximo a 100%

39 Umidade relativa do ar (UR) geralmente abaixo de 100% H2O Estômato aberto UR do interior da folha próximo a 100%

40 Estômatos Estômatos são estruturas epidérmicas presentes em folhas, frutos, flores e caules jovens. Peculiaridades das células guarda: -microfibrilas transversais ao ostíolo -pouca cutícula -sem plasmodesmas -possuem cloroplastos

41 CONTROLE ESTOMÁTICO O controle estomático acopla a TRANSPIRAÇÃO à FOTOSSÍNTESE Regulação temporal: geralmente estômatos estão abertos durante o dia e fechados durante à noite. Regulação é feita pelas CÉLULAS-GUARDA

42 Estômatos abertura e fechamento Célula guarda murcha ( p = 0) = estômato fechado Célula guarda túrgida ( p > 0) = estômato aberto A)Células guarda de dicotiledôneas B)Células guarda de gramíneas (halteres)

43 ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS Qual processo faz abrir o estômato?

44 ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS Qual processo faz abrir o estômato? O aumento da pressão de turgor na célula-guarda

45 ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS As células-guarda percebem os fatores ambientais Luz e escuro

46 ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS Abertura pela manhã está relacionada com entrada de K + na célula-guarda Fechamento ao final da tarde está relacionado com decréscimo de sacarose na célula-guarda

47 O VALOR DA TRANSPIRAÇÃO A água proveniente do xilema entra nos espaços intercelulares da folha e também se difunde para dentro das células do mesofilo. A água sai da folha por difusão principalmente através dos estômatos, os quais abrem e fecham em resposta ao ambiente e sinais internos. Uma pequena quantidade de água (<5%) pode também se difundir através da epiderme. A transpiração resfria a folha devido ao resfriamento evaporativo.

48 Camada de ar limítrofe Espessura é regulada pela velocidade do vento Com o ar parado é a principal resistência

49 Fatores que afetam a transpiração UR do ar Temperatura Vento Pilosidade das folhas (camada de ar limítrofe) Abertura estomática